橋面鋪裝病害原因分析及養護對策

劉軍義

（寧夏公路管理局吳忠分局，寧夏 吳忠 751100）

1 概述

橋面鋪裝是橋梁行車道系的重要組成部分，直接承受車輛荷載、梁體變形、和環境因素的綜合作用，其受力和使用條件較一般路面更為復雜。而當前，公路瀝青路面設計規范只對橋面鋪裝的材料選擇、施工方法和厚度等方面作了指導性說明，缺乏具體的設計理論和施工規程，瀝青混合料的設計更是無章可循，仍沿用傳統的路用瀝青混合料的做法，這都為瀝青鋪裝層的使用埋下了隱患。從使用情況來看，橋面鋪裝早期破壞的現象非常普遍，往往通車不久即出現嚴重的擁包、裂縫和坑槽。據吳忠養護中心統計，自高速公路通車以來，2007年度處理橋面坑槽 546.8m2；2008年度處理橋面坑槽392.51m2；2009年度處理瀝青橋面坑槽256m2；2010年度統計需處理橋面坑槽192m2，橋面鋪裝早期破壞現象非常嚴重。本文將結合對吳忠轄區內高速公路橋面鋪裝的病害調查、檢驗，探討橋面鋪裝早期破壞的原因，并提出針對性的養護措施，以期對橋面鋪裝的養護工作起到一定的指導作用。

2 橋面鋪裝病害調查及檢驗

調查表明，不同的高速公路，橋面破損的特征不盡相同，造成結構破壞的程度亦有所區別。吳忠轄區內高速公路橋面鋪裝早期破壞主要表現為四種形式，即：橫向裂縫、縱向裂縫、擁包和坑槽。

2.1 橫橋向裂縫

2.2 縱橋向裂縫

2.3 橋面鋪裝擁包

2.4 橋面鋪裝坑槽

取典型病害位置進行現場檢驗，發現普遍存在橋面鋪裝粘結防水層粘結強度不足，導致沿粘結層發生滑動變形，這是橋面鋪裝早期破壞最主要的表現形式。另外也存在鉆孔芯樣空隙率較大，鋪裝層厚度不足，防水混凝土表面存在腐蝕剝落等現象。

3 橋面鋪裝病害原因分析

確定橋面破壞的原因是制定橋面養護維修對策的基礎。橋面鋪裝的任何一種損壞可能都是由多種原因及其綜合作用引起的，因此，必須從損壞的機理分析，通過詳細的檢測和必要的室內外試驗分析確定。

3.1 構造原因

一是橋面板剛度不足。對于部分橋梁為了減輕恒載，以增加鋼筋用量或采用高強度鋼筋來減薄橋面板的厚度時造成橋面板剛度不足，在重荷載的作用下引起較大的形變，加上車輛的連續沖擊震動，使橋面板及鋪裝層出現開裂，且發展迅速。二是鋪裝層與梁表面粘結強度較低，在橋面進行鋪裝前沒有將橋面板表面清洗干凈，鑿毛的密度和深度不夠，導致鋪裝層與梁面之間的粘結能力不足，在荷載作用下鋪裝層與主要承重構件不能以一個整體來承受外荷載，破壞了混凝土的整體性，在行車的劇烈沖擊和荷載作用下容易使橋面出現脫皮、裂縫、剝落等現象。三是支座負彎矩的影響。對于連續梁橋、拱橋及懸臂梁橋等橋型結構，由于荷載的作用而產生負彎矩或拉力，使鋪裝層受到拉力的作用而容易產生裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。四是橋面防水層的影響。由于防水層的強度與主板和鋪裝層的強度有差異，中間柔性夾層會增大橋面板中部的板底拉應力，處于防水層上的鋪裝層一經開裂，在車輪的動力荷載以及雨雪水的侵蝕作用下，彼此間的縫隙會越來越大，直到松散脫落。

3.2 施工原因

其一鋪裝層厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出設計高程，或由于調整橋面縱橫坡、施工工藝控制欠佳等原因，施工中主梁頂面標高與設計值相差較大，一般應在測量主梁頂面標高后對其進行調整以保證橋面的厚度，如果調整不好，就會造成橋面鋪裝層厚度不均，使橋面鋪裝層局部過薄，消弱了橋面鋪裝的剛度和承載能力。其二鋪裝層內鋼筋網錯位。鋼筋網在進行綁扎和澆注混凝土時，受到施工人員、機械和混凝土自重的壓力，導致其緊貼橋面板而改變了原設計鋼筋位置，消弱了鋼筋網的分布筋作用承受荷載的能力，尤其對于出現負彎矩的橋面鋪裝層，容易因此出現橋面裂縫等損壞現象。其三混凝土的溫縮和干縮作用。由于混凝土硬化初期抗拉強度低，若溫縮或干縮產生的拉應力超過其抗拉強度，將導致混凝土內部及表面產生早期裂縫，造成橋面的過早損壞。其四是混凝土質量的影響。混凝土的施工質量直接影響橋面鋪裝層的使用壽命。混凝土的原材料、級配，拌合物的和易性較差或施工控制不良造成混凝土蜂窩，局部過振或欠振，強度降低等缺陷。這些缺陷破壞了鋪裝層的整體性，降低了鋪裝層抗裂、抗沖擊、抗彎曲的能力，使鋪裝層建成后經短期荷載作用容易發生混凝土的破壞。

3.3 外界環境的影響

其一是過早通車。橋面鋪裝完成后過早開放交通，造成橋面鋪裝在強度未達到設計強度，形變未穩定的情況下過早承受外來荷載作用，容易造成橋面鋪裝的早期損壞。其二是荷載過大及沖擊影響。對于目前增長較快的重載交通及超載，加重了橋面鋪裝層的負荷，并且軸重的增加形成較大的沖擊荷載，在路面不平整或橋面伸縮縫、施工縫位置，沖擊作用更為明顯，造成橋面鋪裝層特殊位置或局部先期破壞，并促使破壞向其他部位擴展惡化。其三是交通組織的影響。在公路交通組織管理中，由于車道的功能劃分，使橋梁結構運營始終處于偏載狀態，加快了主車道鋪裝層的疲勞，使主車道鋪裝層容易發生各種病害并以較快的速度發展。

針對轄區內高速公路橋面鋪裝早期破壞的典型類型，依據現場檢驗的結果，對典型病害的原因分述如下：

3.3.1 橫橋向裂縫

橋面鋪裝層的橫向開裂主要發生在鋪裝層伸縮縫50cm-200cm范圍內，以距伸縮縫20~50cm發生一道為多，幾乎位于主梁支座中心處；跨徑較大的梁橋，跨中部位亦有發生橫向開裂的現象。橋面鋪裝開裂的主要原因是：①溫度收縮應力導致鋪裝層橫橋向開裂；②支座頂面負彎矩的影響，加之車輛荷載的沖擊作用，導致鋪裝層啃邊，當鋪裝層薄弱且沒有足夠的縱向鋼筋承受沖擊荷載時，橫向裂縫必然要發生，在車輛荷載重復作用下橫向裂縫發展成為橫向開裂。一般經過5~6年運營，鋪裝層橫問開裂己較為嚴重，不間斷的車輛沖擊，橫向裂縫影響擴散，以致出現數道橫向裂縫，直至出現局部坑槽。

4 橋面鋪裝養護對策分析

確定橋面鋪裝破壞的原因是制定橋面鋪裝養護維修對策的基礎。橋面鋪裝

4.1 灌縫

當前，受設計水平、鋪裝材料和經濟性的制約，橋面鋪裝開裂具有一定的不可避免性，在橋面鋪裝開裂后，分析裂縫產生的原因、選擇合適的修補方法和處理的最佳時機顯得尤為重要。對由于溫縮應力或支座頂面負彎矩所造成的橫向開裂，一般選擇在冬季氣溫降低后進行灌縫。對縱向裂縫，應作詳細的原因分析，對由于單板受力所造成的縱向開裂，一般宜采用橋面鋪裝改造（鑿除原鋪裝層，全部采用鋼筋混凝土重新鋪筑鋪裝層）的方法進行處理，從根本上改善橋梁的整體受力性能，灌縫不能從根本上消除此類裂縫。

4.2 局部挖補

面層瀝青混凝土損壞時，將損壞部位切成規則的矩形，水泥混凝土橋面上要認真清理。噴灑足量的粘層瀝青確保聯接良好，用路面養護車進行加熱，鋪筑瀝青混合料與原橋面標高保持一致碾壓成型。適用于橋面局部擁包、坑槽等病害，病害程度較輕微。

在石中高速公路，由于橋面鋪裝瀝青面層滲水情況較為嚴重，采用瀝青混凝土修補病害位置時，造成修補材料與橋面板粘結能力差，修補后再次發生水損壞的現象非常普遍。后來采用水泥混凝土挖補病害位置，取得了較為理想的效果，經歷了多次雨雪的考驗，仍保持完好。

[1]李清.橋面鋪裝常見病害及預防措施[J].山西建筑，2007-08-20.